化工污水具有多种特性，其中一些是毒性、刺激性及高浓度的有机物。这些污水中可能含有氰、酚、砷、汞、镉和铅等有毒或剧毒物质。此外，这些污水的生物需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）较高，因为它们含有各种有机化合物如酸、醇、醛、酮、醚和环氧化物等。pH值的不稳定性也是化工污水的一个显著特点，因为化学生产过程会导致污水有时呈强酸性，有时呈强碱性。这类污水还可能富含氮和磷等营养物质，并且水温较高，因为化学反应通常在高温下进行。另外，由于石油化工污水含有油类，因此油污染较为普遍。处理化工污水通常需要采用物理、化学、物理化学和生物处理方法。物理法利用物理作用来分离污水中的悬浮物或乳浊物，如格栅、筛滤、离心、澄清、过滤和隔油等。化学法通过化学反应去除溶解物质或胶体物质，如中和、沉淀、氧化还原、催化氧化、光催化氧化、微电解、电解絮凝和焚烧等。物理化学法利用物理化学作用去除溶解物质或胶体物质。而生物处理法则依赖微生物代谢作用，将有机污染物和无机微生物营养物转化为稳定、无害的物质，常见的有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物消化法、稳定塘与湿地处理等。
由于化学反应通常在高温下进行，排放的废水往往温度较高，这也是化工污水的一个显著特征。在处理这类污水时，需要特别注意温度控制，以确保处理效果。此外，一些化工污水含有大量油类，这使得处理过程更为复杂。在处理过程中，可能需要先进行油水分离，然后再进行其他处理步骤。化工污水中的营养物质较多，这可能导致水体富营养化，因此在处理时也需要特别关注这一问题。
尽管化工污水的处理方法多样，但恢复被污染的水域仍然是一个长期而艰巨的任务。即使污染物排放停止，水域的恢复也需要很长时间。因此，在处理化工污水时，除了考虑当前的处理效果外，还需要考虑到长期的环境影响。
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